【納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)】納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)的(de)應用領域(yu) 納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)分(fen)散方(fang)法簡介

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納米金剛石分散方法簡介

金剛石粉體在工業上(shang)作為一(yi)種超硬材料，被(bei)廣泛應用于切削(xue)、磨削(xue)、耐(nai)磨涂(tu)層、拋(pao)(pao)光(guang)等領域。本文將重(zhong)點(dian)介紹納(na)米(mi)(mi)(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石微粉在拋(pao)(pao)光(guang)領域的(de)應用及(ji)其分散方法。歐(ou)美俄等國開(kai)展納(na)米(mi)(mi)(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石研究(jiu)較早，具備了納(na)米(mi)(mi)(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石拋(pao)(pao)光(guang)液(ye)、拋(pao)(pao)光(guang)膏的(de)生產能(neng)力，國內在納(na)米(mi)(mi)(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石拋(pao)(pao)光(guang)液(ye)制備領域的(de)研究(jiu)剛(gang)起(qi)步。技術水平與(yu)國外相比(bi)還有(you)一(yi)定(ding)的(de)差(cha)距。

納米金剛石分散問題探討

納(na)(na)米(mi)(mi)金剛石(shi)顆粒表(biao)(biao)面的(de)(de)大(da)(da)(da)量原(yuan)子(zi)懸空鍵使(shi)(shi)其化學(xue)活(huo)性大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高，非常大(da)(da)(da)的(de)(de)表(biao)(biao)面積，使(shi)(shi)其有巨大(da)(da)(da)的(de)(de)表(biao)(biao)面能，容易(yi)形成硬的(de)(de)難(nan)以解聚(ju)的(de)(de)團聚(ju)體是(shi)(shi)不可避免(mian)的(de)(de)。所以納(na)(na)米(mi)(mi)金剛石(shi)在介(jie)質中(zhong)散(san)(san)穩定(ding)性差，容易(yi)發生團聚(ju)，使(shi)(shi)其在應(ying)用過程中(zhong)受到(dao)嚴重制約。也就是(shi)(shi)說，納(na)(na)米(mi)(mi)金剛石(shi)拋光(guang)液制備的(de)(de)關鍵技(ji)術是(shi)(shi)納(na)(na)米(mi)(mi)金剛石(shi)在介(jie)質中(zhong)的(de)(de)長期穩定(ding)分散(san)(san)及粒度(du)的(de)(de)均一性、這是(shi)(shi)一道世界(jie)性技(ji)術難(nan)題。

納米金剛石干粉團粒度平均達2μm.納米(mi)金剛石表(biao)而含有(you)大量有(you)機官能團，主要為一OH（羥基）、一C=O（羰基）、一COOH（羧基）以(yi)及一些(xie)含氮(dan)的基團，所占面(mian)積可達顆粒(li)表面(mian)的10%~25%.這些含氧活性基(ji)(ji)團和(he)含氮活性物(wu)質可與許(xu)多有機化合物(wu)反應或(huo)吸(xi)附。為納米金(jin)剛石在油或(huo)水介(jie)質中的分散提供了基(ji)(ji)礎。

納米(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)技術一般分(fen)(fen)(fen)物理分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)和化(hua)(hua)學(xue)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)。物理分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為超聲分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)、機(ji)械(xie)攪(jiao)拌分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)和機(ji)械(xie)研磨分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)。化(hua)(hua)學(xue)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為化(hua)(hua)學(xue)改性分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)、分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)劑分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)。納米(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)拋光液(ye)的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)過程就是使納米(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)聚集體在拋光液(ye)中呈原(yuan)始單(dan)體狀態彌散(san)(san)(san)(san)(san)(san)分(fen)(fen)(fen)布于液(ye)相的(de)過程。

分散過程主要包括兩個步驟：

一是，顆粒在液相中的浸(jin)濕，

二是，使(shi)原(yuan)生顆粒穩(wen)定分散而不產生團(tuan)聚或(huo)使(shi)已形成的團(tuan)聚破解成較小的團(tuan)聚或(huo)原(yuan)始單體顆粒。

我國一些行業專家對納米金剛石在水介質中的穩定分散工藝及其機理進行了探索，認為采用機械化學處理對金剛石進(jin)行表(biao)面改性(xing)(xing)，利(li)用(yong)高(gao)剪切攪拌、高(gao)能超(chao)聲振動磨等機械力與聚合物表(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)的協(xie)同(tong)效(xiao)應，在有效(xiao)地粉(fen)碎納米(mi)金剛石(shi)的同(tong)時，對納米(mi)金剛石(shi)表(biao)面，尤其是(shi)粉(fen)碎過(guo)程中(zhong)新的表(biao)面進(jin)行改性(xing)(xing)，調節顆(ke)粒表(biao)面親(qin)水疏水性(xing)(xing)，實(shi)現納米(mi)金剛石(shi)在介質中(zhong)的穩定分(fen)散。

基于這項研究成果，使用硅烷偶聯劑KH-570和高聚物JQ-3表面改性過的(de)納米金剛(gang)石，以超(chao)聲(sheng)作(zuo)為分散手段，將(jiang)其分散在乙醇中，得到了平均(jun)粒徑51.7nm的膠體溶(rong)液(ye)、兩種高聚(ju)物(wu)分散(san)(san)劑(ji)復配使用(yong)，可以(yi)明顯提(ti)高納米金(jin)剛石在乙醇(chun)中的分散(san)(san)性(xing)和穩定(ding)性(xing)，為(wei)國產油性(xing)拋光液(ye)的制備(bei)奠定(ding)了基礎。

納米金剛石在拋光領域應用簡介

納(na)米(mi)金剛石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)液以其優(you)異的性能(neng)廣泛應(ying)用于(yu)半(ban)導體硅片拋(pao)(pao)光(guang)、計算(suan)機硬盤基片、計算(suan)機頂頭拋(pao)(pao)光(guang)、精密陶瓷、人造晶體、硬質(zhi)合金、寶石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)等領域。俄羅斯用納(na)米(mi)金剛石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)石(shi)英、光(guang)學玻(bo)璃等，其拋(pao)(pao)光(guang)表(biao)面粗糙度達到1nm.納(na)米(mi)金剛石(shi)的應(ying)用顯示出很多優(you)點。由于(yu)超細、超硬，使(shi)得(de)光(guang)學拋(pao)(pao)光(guang)中的難題迎刃而解。

精(jing)細(xi)拋(pao)(pao)光(guang)是(shi)光(guang)學拋(pao)(pao)光(guang)中(zhong)的(de)難題，原(yuan)工(gong)藝方法是(shi)把磨料反(fan)復使(shi)用，需(xu)要幾(ji)十(shi)小時(shi)(shi)，效(xiao)率很(hen)低。現在使(shi)用了納米金(jin)剛(gang)石，使(shi)拋(pao)(pao)光(guang)速度大(da)大(da)提(ti)高。拋(pao)(pao)光(guang)相同(tong)的(de)工(gong)件所(suo)需(xu)的(de)時(shi)(shi)間僅需(xu)十(shi)幾(ji)小時(shi)(shi)至幾(ji)十(shi)分鐘，效(xiao)率提(ti)高數十(shi)倍(bei)(bei)至數百(bai)倍(bei)(bei)。

納米金剛石的應用領域

1、納米金剛石(shi)加(jia)在潤(run)滑(hua)油，冷卻液中(zhong)

納米金剛石在潤(run)滑油，潤(run)滑脂和冷卻液(ye)中的應(ying)用(yong)主要用(yong)在機械業,金(jin)(jin)屬加(jia)工，發(fa)動機制(zhi)造，船(chuan)舶(bo)制(zhi)造，航空，運輸。潤(run)滑油(you)中加(jia)入納(na)米(mi)金(jin)(jin)剛石可提(ti)高發(fa)動機和傳動裝(zhuang)置工作壽命(ming)，節約燃油(you)機油(you)，摩擦力矩降低20～40%，摩擦表面磨損降低30～40%。1000公斤機油耗用納米金剛(gang)石0.1～0.2公(gong)斤(jin)。 納(na)米金剛(gang)石應用在潤滑油中(zhong)必須要解決其穩定懸浮(fu)問(wen)題，目前已(yi)有公(gong)司解決了這一(yi)問(wen)題。

2、納米金剛石(shi)—聚合(he)物復(fu)合(he)體

納米金剛石聚合(he)物復合(he)體應用(yong)于航空(kong)，汽車，拖拉機，船舶制(zhi)造業，醫學，化工，石油化工，截止閥(fa)，保護層和耐磨涂層。已研制(zhi)出(chu)氟彈(dan)性橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和聚硅(gui)氧烷基高效(xiao)涂層。聚異戊二(er)烯橡(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁(ding)苯橡(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁(ding)腈橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的彈(dan)性強度性能得到大大改善。在橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中添加納米金剛石可平均降低(di)磨損2～4倍，提高耐(nai)斷(duan)裂性能30%，提高破壞溫度15%。

含有(you)納米(mi)金剛(gang)石的環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)膠具有(you)更高的粘附性和內聚(ju)性，聚(ju)合物中加納米(mi)金剛(gang)石可提(ti)高其強度，耐磨性和抗熱(re)老化作用。 1000公斤(jin)橡(xiang)膠（聚合物）耗用納米金剛石1～5公斤，1000m2聚合物涂層耗用金剛石(shi)1～5公(gong)斤。

3、燒(shao)結體

納米金(jin)剛(gang)石在磨料磨具領域主要用(yong)來(lai)與過渡金(jin)屬混合制造高(gao)強度低氣(qi)孔率的(de)金(jin)剛(gang)石燒結體(ti)，其顯微硬(ying)度可(ke)達6000～7000kg/mm2。可用(yong)來加工(gong)軟或(huo)脆(cui)性材料，加工(gong)表(biao)面(mian)粗糙度很低。如果預先外延生長(chang)碳或(huo)添加靜(jing)壓合成的(de)金(jin)剛石微粉，在10～12GPa壓力(li)下(xia)燒結獲得的金(jin)剛(gang)(gang)石聚晶(jing)顯微硬(ying)度(du)可達(da)天然金(jin)剛(gang)(gang)石單(dan)晶(jing)的水平(ping)。做成鉆頭(tou)鉆高(gao)強度(du)巖(yan)層可達(da)到(dao)或超過CB-СП（俄羅斯(si)）聚晶的使用性能。壓(ya)制靜壓(ya)合(he)成(cheng)的金剛(gang)石(shi)微粉時，將納米金剛(gang)石(shi)作(zuo)為硅浸漬(zi)料的組份，幾乎可(ke)將燒結體成(cheng)品率提高一倍，抗壓(ya)強(qiang)度由1.7GPa提高(gao)到(dao)2.2GPa。這種燒結體(ti)用(yong)作鉆頭的(de)切削(xue)元件。

4、磁性(xing)記錄系(xi)統

納米金剛石還可(ke)用(yong)在(zai)(zai)磁(ci)帶，磁(ci)盤等(deng)磁(ci)性記(ji)錄(lu)載(zai)體中，起(qi)耐磨(mo)添加劑(ji)和物理改(gai)性劑(ji)的作用(yong)。在(zai)(zai)電(dian)化學涂附復合磁(ci)性記(ji)錄(lu)薄膜時添加納米金剛石，以改(gai)善磁(ci)性記(ji)錄(lu)裝置的性能。添加納米金剛石可(ke)減小鐵磁(ci)材料顆粒，提高記(ji)錄(lu)密度，降低磨(mo)料磨(mo)損和摩(mo)擦系數。

5、添加到金(jin)屬間(jian)化合物中

含有納米金(jin)剛(gang)石(shi)的銅(tong)，錫，鋅金(jin)屬間化合物可用做工作條件非常(chang)惡劣的摩擦部件，這時塑性和液體潤滑(hua)材(cai)料常(chang)常(chang)被擠(ji)出來。納米金(jin)剛(gang)石(shi)對于銅(tong)鋅或銅(tong)錫合金(jin)是(shi)理想的組份材(cai)料（含量(liang)不超過15體(ti)積%)。加入納米金剛石后使摩(mo)擦力降至1/2～1/6。

6、醫學

納米金剛(gang)石還可在(zai)醫學上用(yong)于腫(zhong)瘤，胃腸疾病，皮膚(fu)病的(de)治療。它無毒，無致癌(ai)或銹(xiu)變性質。納米金剛(gang)石是(shi)超活性吸(xi)附劑和生(sheng)物(wu)活性物(wu)定位劑，可極(ji)大增強藥(yao)物(wu)的(de)療效。